SEDEM POUŽITÍ A APLIKÁCIÍ HLAVNÝCH ALKÁNOV - CHÉMIA - 2025

Niektoré použitia a aplikácie alkánov sú ako palivo - plyn, benzín, nafta - ako rozpúšťadlá - pentán, hexán, izohexán a heptán - ako mazadlá alebo ako vosky a parafíny.

Alkány sú zlúčeniny, ktoré obsahujú iba uhlík a vodík, preto sú uhľovodíky. Sú tiež známe ako parafíny alebo nasýtené uhľovodíky, pretože atómy uhlíka a vodíka sú spojené výlučne jednoduchými väzbami.

Alkánov patrí do homologického radu organických zlúčenín, v ktorých členovia líši o konštantnú molekulovej hmotnosti 14, ktorá je CH ₂ . Všeobecný vzorec je _{CnH2n + 2.}

Alkány obsahujú iba jednoduché väzby, čo znamená, že sú nasýtené atómami vodíka. Sú to základné uhľovodíky a východiskové body na pochopenie chémie ďalších komplexnejších molekúl.

Alkány dostávajú svoj názov od alkylovej skupiny, ktorá je tvorená jedným atómom uhlíka a tromi atómami vodíka.

Obsahujú samozrejme ďalšie skupiny, ale vždy obsahujú alkylovú skupinu. Koniec „-ano“ vám umožní vedieť, že v týchto molekulách sú iba jednoduché väzby.

Najmenšími členmi skupiny alkánov sú plyny, zatiaľ čo najväčšie zlúčeniny sú kvapalné a tuhé zlúčeniny.

Bežne sa vyskytujú v palivových zdrojoch, ako sú zemný plyn a ropa. Pevné zlúčeniny majú typicky voskovú textúru.

Hlavné použitie a použitie alkánov

1 - Palivo

Alkány sa používajú hlavne ako palivo. Jeho oxidačná reakcia uvoľňuje energiu, ktorá sa môže použiť na výrobu elektriny, na prepravu vozidiel alebo dokonca na varenie.

Alkány s krátkym reťazcom, ako je metán, etán, propán a bután, sú v plynnom stave a môžu sa extrahovať z polí zemného plynu.

Metán sa používa ako palivo vozidla, zatiaľ čo propán a bután sa používajú ako plyn na varenie.

Alkány s dlhším reťazcom sú v kvapalnom stave a nachádzajú sa v benzíne alebo nafte. Keď hovoríme o vysokom oktáne, ide o koncentráciu oktánu v palive.

2 - Rozpúšťadlá

Pretože dipólový moment medzi uhlíkom a kyslíkom je veľmi nízky, alkány nemajú väzbovú polaritu, takže slúžia dobre ako nepolárne rozpúšťadlá.

Chemici majú maximum, ktoré hovorí: „podobné rozpúšťa podobné“, to znamená, že polárne rozpúšťadlá rozpúšťajú polárne látky a nepolárne alebo nepolárne rozpúšťadlá rozpúšťajú nepolárne látky.

Zlúčeniny ako pentán, hexán, izohexán a heptán sa používajú v laboratóriu a v priemysle ako rozpúšťadlá pre reakcie v nepolárnom prostredí. Nonane je hlavnou zložkou kerozínu.

3 - Mazivá

Alkány so 17 alebo viacerými atómami uhlíka sa používajú ako mazadlá a antikorózne látky, pretože ich hydrofóbna povaha znamená, že voda sa nemôže dostať na povrch kovu. Vďaka svojej hustote a viskozite sú pre toto použitie ideálne.

Mazacie oleje s rôznou viskozitou sa môžu navzájom miešať a práve vďaka tejto schopnosti je možné niektoré oleje tak využiť.

Napríklad bežný motorový olej je všeobecne zmesou oleja s nízkou viskozitou, ktorý umožňuje ľahké štartovanie pri nízkych teplotách a oleja s vysokou viskozitou pre lepší výkon pri normálnych prevádzkových teplotách.

Od rímskych čias sa ako mazivo používalo veľa tekutín, vrátane vody, aby sa minimalizovalo trenie, teplo a opotrebovanie medzi mechanickými časťami, ktoré sú vo vzájomnom kontakte.

Dnes je mazací olej najčastejšie používaným produktom kvôli širokému spektru možných aplikácií.

4 - Vosky a parafíny

Alkány sú známe aj ako parafíny, vďaka čomu je tento pojem veľmi mätúci, pretože parafín sa vzťahuje aj na určitý druh vosku.

Na objasnenie pojmov je akýkoľvek nasýtený uhľovodík (so vzorcom CnH _{2n + 2} ) parafín a zmes týchto molekúl sa môže použiť na výrobu vosku nazývaného parafínový vosk.

Všeobecne majú alkány použité v tomto vosku uhlíkové reťazce, ktoré obsahujú 20 až 40 uhlíkov. Preto je parafínový vosk typom vosku vyrobeného z parafínov alebo alkánov.

Parafínový vosk sa vyznačuje nízkou teplotou topenia, flexibilnou štruktúrou a ľahkým spaľovaním. Všeobecne sa používa vo sviečkach a pastelkách.

5- Asfalt

Asfalt je prítomný v rope a pozostáva zo zmesi uhľovodíkov, najmä reťazových alkánov s 35 alebo viac atómami uhlíka. Asfalt má polotuhú viskóznu konzistenciu.

Jeho hlavným využitím je výstavba ciest, pretože pridanie piesku alebo štrku do asfaltu vytvára tuhú zmes ideálnu pre tento typ použitia.

Keď je jeho hustota nižšia, je tiež známa ako smola a môže sa použiť ako hydroizolačný prostriedok.

6. Chemické reakcie

V porovnaní s alkénmi a alkénmi sú alkány relatívne nereaktívne v dôsledku neprítomnosti slabšej väzby p v uhlíkových kostrach. Existujú však určité triedy reakcií, ktoré sa bežne vykonávajú s alkánmi.

Najdôležitejšou reakciou, ktorú alkány podliehajú, je spaľovanie. Menšie lineárne alkány sa ľahšie oxidujú ako väčšie, rozvetvené molekuly.

Alkány môžu horieť v prítomnosti kyslíka za vzniku oxidu uhličitého, vody a energie.

V prípadoch s obmedzeným obsahom kyslíka sú produktmi oxid uhoľnatý, voda a energia. Z tohto dôvodu sa alkány často používajú ako zdroje paliva.

C ₃ H ₈ + 5O ₂ »3CO ₂ + 4H ₂ O + energie

Dôslednou reakciou okrem spaľovania, ktorú alkány podliehajú, je halogenácia voľných radikálov.

V tomto procese sa atómy vodíka v alkylových skupinách nahradia halogénmi (molekuly ako chlór a bróm v periodickej tabuľke). Typická reakcia je demonštrovaná použitím propánu.

2C ₃ H ₈ + Cl ₂ »2C ₃ H ₈ Cl

Komplexné alkány s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktoré sa nachádzajú v surovom oleji, sa tepelným krakovaním často delia na menšie a užitočnejšie alkány; Týmto spôsobom sa tiež vyrábajú alkény a plynný vodík.

Tepelné krakovanie sa typicky uskutočňuje pri vysokých teplotách a často v prítomnosti katalyzátora. Získa sa zmes produktov a tieto alkány a alkény sa môžu oddeliť frakčnou destiláciou.

7- Iné použitie alkánov

Alkány majú iné použitia ako tie, ktoré už boli uvedené. Zlúčeniny ako etán sa používajú na výrobu etylénu, ktorý sa používa na výrobu etylénglykolu (hlavnej zložky nemrznúcej zmesi) a polyetylénu, ktorý je najpoužívanejším plastom na svete.

Ak nie je k dispozícii elektrina, môže sa propán použiť ako chladivo. Ako plyn expanduje, absorbuje teplo.

V skutočnosti to môže spôsobiť omrzliny. Považuje sa tiež za náhradu za iné chladivá, má však hlavnú nevýhodu, že je výbušný.

Bután je euforický, preto sa často zneužíva ako inhalačná látka. Nanešťastie spôsobuje dusenie, srdcovú arytmiu a kŕče svalov dýchacích ciest v pľúcach.

Táto posledná vlastnosť je príčinou „náhlej smrti drogovo závislého človeka“ a je príčinou smrti v 55% prípadov súvisiacich s inhaláciou rozpúšťadiel.

Pentán sa nachádza v benzínových zmesiach, ale jeho primárne použitie v priemyselnom prostredí je ako „dúchadlo“ pri vytváraní plastových pien.

Rovnako ako propán sa môže používať aj ako chladivo. Jeho izomér, izopentán, sa bežne používa v zubných pástach.

Hexán a izohexán sú výhodné rozpúšťadlá pri spracovaní potravín, najmä izohexán, pretože sú netoxické a majú neutrálne pH.

Referencie

1. Advameg, Inc. (SF). Mazací olej. Obnovené z adresy madehow.com.
2. Advameg, Inc. (SF). Organická chémia - aplikácie v reálnom živote. Obnovené zo stránok scienceclarified.com.
3. (2016, 20. septembra). Alkány. Obnovené z boundless.com.
4. (2016, 26. mája). Reakcie alkánov. Obnovené z boundless.com.
5. Haydon Armstrong, JH (SF). Mazací olej. Získané z energyeducation.ca.
6. co.uk. (2015). Typy a štruktúry alkánov. Získané z petroleum.co.uk.
7. Vlastnosti a použitie alkánov. (SF). Obnovené z ausetute.com.
8. Použitie alkánu. (2011). Obnovené z hzorganichemistry.wordpress.com.